基于模块度和均衡度的复杂产品架构评价方法

产品的制造和装配效率与产品模块划分方案有关。为了进一步提高复杂产品的制造和装配效率,提出了一种新的产品模块划分和架构评价方法。首先,利用复杂产品已有的模块划分方案,建立产品各模块中零件间的相关度矩阵,将各相关度矩阵（子矩阵）组合到一起并添加模块间的相关度值,得到整个产品零件间的相关度矩阵;其次,基于信息熵理论,提出成本均衡度和复杂度均衡度的概念,并结合模块度、最小描述长度,通过熵权法算得各评价指标的权重,得到综合评价指标并对不同的模块划分方案进行评价;最后,以盾构螺旋输送机模块划分为例来验证所提出方法的合理性和可行性。通过盾构螺旋输送机已有的模块划分方案建立其零件间的相关度矩阵,利用层次聚类得到其不同的模块划分方案,并对其综合评价指标进行比较,从中选择一种最优的模块划分方案来表达盾构螺旋输送机的产品架构组成。基于模块度和均衡度的产品架构评价方法可以对复杂产品的架构进行有效、合理的评价,为提高复杂产品的制造和装配效率提供理论依据。     

机电产品模块划分与综合评价集成设计方法

目的 为了满足机电产品日益多样化、个性化的市场需求,提高产品模块划分的稳定性与模块化方案评价的可靠性,提出产品模块划分与评价集成方法。方法 对产品的功能结构进行分析,构建产品的量化信息模型,合理分配各量化指标的权重,构建描述组件间关系的综合矩阵。采用基于原子理论的聚类算法进行模块划分,通过改变模块粒度,稳定地得出产品模块划分的多个可行方案。通过考虑产品的模块化程度和基于信息熵的模块复杂度,构建模块化方案的综合评价模型,以确定最优的模块划分结果。结论 采用模块划分与综合评价集成设计方法对某小型雕刻机进行模块化设计,并通过对比原子聚类算法与其他模块划分方法所得的模块化结果,验证了所提出设计方法的可行性和高效性。     

特种机器人的模块化设计的研究

使用自底向上的模块化设计方法研究了功能相似的特种机器人的体系结构,以获得具有较宽应用范围的模块化机器人系统的设计方法。首先对攻击、排爆、侦察三种机器人分别进行研究,建立各自的功能结构,然后利用模块启发法进行模块划分,得到模块划分方案后,通过对这三种机器人各自的划分方案进行比对,提炼出这三种机器人的共享模块和个性模块,为建立能够响应多种用户需求的模块化的特种机器人系统提供依据。过程中引入了用户定制思想,使用定制模块描述个性模块,建立个性模块与其他模块之间的关系,以便于根据用户需求进行功能扩展与开发。     

混凝土泵车产品模块划分的方法研究

介绍了混凝土泵车的产品模块划分方法:阐明任务,确定需求;零部件ABC分析;产品功能系列化和模块化规划;结构模块优化;建立产品编码和名称字典等.泵车模块划分方法在企业的应用实践表明,该方法实现的优化的结构模块使零部件品种规格减少约30%;产品模块划分能够缩短产品开发周期,降低研发和制造成本.     

开放式构架产品装配序列规划

和普通产品装配序列规划相比,开放式架构产品(open-architecture products,OAPs)以模块化结构为基础.装配序列规划(assembly sequence planning,ASP)包括两部分,即组成模块的零件装配顺序规划和模块之间的装配顺序规划.利用产品结构图、装配约束矩阵描述装配模型,建立物料清单(bill of material,BOM)表达模块化层次结构.考虑到OAPs中功能独立的模块其物理结构不一定独立,首先判断构成OAPs的各模块能否作为子装配整体进行独立的装配操作,并提出判断依据.对不能作为子装配整体单独装配的模块进行拆分,根据拆分结果调整BOM层次图.在此基础上分析各模块的装配约束关系矩阵,规划模块内部零件装配序列.最后结合OAPs的模块类型,利用层次优先方法规划模块之间装配序列.并以减速器为例对提出的方法进行了验证.     

模块化预制装配技术在焦化塔安装中的应用

本文结合工程实例及焦化塔安装的特点难点,从模块拆分、方案模拟、验算核对、模块化预制及模块安装等方面详细介绍了模块化预制装配技术在该项目中的应用,可为同类工程提供参考.     

非标自动化生产线模块化标准化设计的研究及应用

结合H公司非标自动化生产线的模块化标准化工作,按照先模块化、后标准化的思路提出了非标自动化生产线的模块化标准化设计方法,以及产品制造和产品研发的协同机制。非标自动化生产线的模块化标准化设计方法包括：构建模块化标准化设计平台,建立标准流程和规范;通过需求分析、模块化标准化对象筛选、模块规划、共性模块开发及其系列化、共性模块接口设计,实现非标自动化生产线的模块化标准化应用;基于模块化标准化平台进行模块选用、组合或者模块变型,快速完成自动化生产线的定制设计。通过建立非标自动化生产线的产品制造和产品研发协同机制,能基于产品生命周期各环节的工作对产品设计过程进行完善和联合评审,从研发阶段就开始进行产品的模块化标准化工作,以提高产品自动化制造的可行性。     

一种驱动造纸机烘缸的组合齿轮箱

本文设计了一种用于造纸机烘干部的烘缸组合齿轮箱,并对其工作原理进行阐述。为了简化结构、提高传动效率,将烘缸齿轮箱拆分为N台模块化齿轮箱各自带动单个烘缸体转动,并通过万向节联轴器将各齿轮箱连接起来。模块化齿轮箱又被拆分为角箱模块、连接法兰和减速机模块,通过依次顺序拼装实现不同的装配形式。该烘缸齿轮箱不仅结构紧凑、节约空间、安装简单方便、传动效率高,而且通用性强,实现了标准化、模块化设计制造。     

汽车装配工艺模块化设计研究

介绍汽车装配的重要性以及汽车装配的工艺特点,论述模块化和柔性化相结合的装配工艺在汽车装配过程中的重要性,并且给出汽车模块化设计过程中主要模块设计中需要考虑的因素和注意的问题。     

产品可装配性评价系统建模及装配优化的研究

面向装配的设计(DFA)的研究和实践，对实施并行工程具有重要的意义，目前得到了广泛的重视。笔者依据将可装配性评价系统做为一个模块集成到整个虚拟装配支持系统中去的思路。从系统工程的观点出发，以装配单元为研究对象，提出并构造了可装配性评价的指标体系，建立了可装配性评价系统模型，并探讨了最优装配方式的求解策略和方法。     

面向产品族的混流装配线平衡研究

基于产品族的模块化与通用性,研究了面向产品族装配的混流线平衡问题.基于对一族产品装配过程的聚类分析,提出了面向产品族的混流装配线的平衡设计方法和模型,可以为大规模定制企业实现面向产品族的混流装配提供参考,并用案例说明本文方法的应用.     

Module partition for 3D CAD assembly models: a hierarchical clustering method based on component dependencies

Reusing previous CAD assembly models directly in new product development is almost impossible in One-of-a-Kind Production (OKP) in which customer requirements vary from one to another. As such, modularisation of CAD assembly models is required to facilitate modular design for OKP. However, to the authors’ best knowledge, there has been no research carried out on modularisation of CAD assembly models so far. To bridge this gap and make the best use of existing CAD models, this paper proposes a novel module partition approach, to group existing CAD assembly models into modules based on component dependencies. In this approach, an extraction algorithm was developed to extract assembly information from a given assembly model directly, by using automated programmable interfaces of CAD software tools. The extracted information is processed to generate the component design structure matrix (DSM) representing hierarchical relations and dependency strengths between components. Four popular hierarchical clustering methods were used to work with the component DSM to produce results of module partition. A case study was carried out to illustrate the proposed methods and demonstrate their feasibility. It enables OKP companies to respond rapidly to changing customer requirements and develop customised products in a short period.     

A module generation algorithm for product architecture based on component interactions and strategic drivers

Benefits of modularity are often achieved from module independence that allows for independent development to reduce overall lead time and economies of scale due to sharing similar modules across products in a product family. Current modularity methods tend to describe only one of these views, either the module–module independence or the product–product shared module similarity. This paper proposes a new hybrid module generation algorithm that balances both module independence and product similarity, allowing product similarity strategy to influence the coupling-driven architecture considerations. The proposed method builds on two popular matrix-based methods: the design structure matrix approach and modular function deployment that each has been developed to support these two different aspects of the module generation. This paper presents a novel algorithm that integrates both views and allows a balanced clustering that takes both interactions and company portfolio strategy into account. Usefulness of the algorithm is presented using a cordless handheld vacuum cleaner as a case study and by comparing it to alternative approaches.     

产品可装配性设计方法和使能技术研究

产品可装配性设计（ＤＦＡ）理论研究,对实施并行工程具有重要的意义,上前得到广泛的重视。本文从实现ＤＦＡ目标出发,提出了ＤＦＡ的设计系统模型,论述了ＤＦＡ设计方法的相关使能技术,如并行装配设计、装配结构和装配性能分析、装配约束分析、装配序列规划、装配公差分析等。     

面向产品可持续设计的模块化划分方法

目的为了实现可持续产品的快速开发,提出面向产品可持续设计的模块划分方法。方法基于功能流模型进行产品的功能分解并建立产品的功能结构,依据功能流的形式和关系实现产品功能模块的定性划分,在此基础上,基于参数流的相关性判断应用聚类分析实现模块的定量划分。将可持续性设计原则与产品生命周期特征集成,并基于设计结构矩阵的零件相关度进行面向可持续性设计的模块划分。综合2种模块划分结果,并从可持续性设计角度进行模块的合并、更替及再划分,获得最优模块划分方案。结果依据方法得到的产品模块在满足功能基础上具有可持续性,实现了对产品的可持续设计。结论该方法集成功能与全生命周期实现了产品基于可持续性的模块划分。     

基于BP神经网络的个性化多功能茶几设计研究

目的 通过分析消费者感性需求和多功能茶几产品形态设计要素,建立二者之间回归的联系模型,完成多功能茶几产品的个性化设计,解决茶几产品无法按照用户消费需求设计制造的难题。方法 首先运用语义差异法获取消费者对茶几产品的感性意象评价值,并利用因子分析法对评价值进行归纳整理,其次按照茶几产品设计要素对其进行模块解构,并对各部分模块进行数值化编码,再次根据整理的感性意象评价值和模块数值训练茶几产品BP神经网络,建立二者间映射关系,最后实施二次语义差异法问卷实验,验证BP神经网络的准确性。结果 根据训练的茶几产品BP神经网络可预测出感性评价值最大的茶几产品造型,实验结果验证了茶几产品BP神经网络模型的准确性,为茶几产品的个性化设计提供了有利的支撑。结论 此方法提高了茶几产品的设计效率,提升了茶几产品设计的合理性,解决了家具设计者无法精准按照用户主观需求完成客观产品设计的难题,为以消费者需求市场为导向的产品设计制造提供了有益的参考和指导。     

开放式结构产品的模块规划

 产品的多元化和市场竞争使客户对产品的个性化需求不断增加,传统的产品结构难以满足低成本和个性化的需求．开放式结构产品使得产品既拥有大批量定制的优点又能满足客户个性化的需求．开放式结构产品将产品的模块分为通用模块、定制模块和个性化模块．模块划分和模块类型规划是开放式结构产品设计的重要步骤．针对开放式结构产品的设计,提出了一种以公理设计为分析框架、以质量功能展开（QFD）为基本模型的模块划分和分类方法．该方法采用公理设计建立功能需求与概念结构之间的映射关系,通过分析概念结构之间的功能、空间和信息流关系建立了设计关联矩阵,运用系统聚类法对设计关联矩阵进行聚类模块划分,利用QFD规划产品中零部件的类型并建立模块类型规划准则,最后根据零部件类型确定了开放式结构产品的模块类型．应用所提出的方法对玩具喷漆机进行了模块规划,得出了开放式结构玩具喷漆机的结构方案,验证了该方法的有效性和可行性．     

Integrated planning for product module selection and assembly line design/reconfiguration

To take full advantage of product modularity, modular product design and assembly system design/sreconfiguration have to be simultaneously addressed. The emerging reconfigurable production and flexible assembly techniques have made such an integrated approach possible. As such, this paper proposes an integrated approach to product module selection and assembly line design/reconfiguration problems. It further suggests that quality loss functions be used in a generic sense to quantify non-comparable and possibly conflicting performance criteria involved in the integrated problem. The complexity of the problem precludes the use of commercial software for solving meaningful sized problems in polynomial time. A genetic algorithm is therefore developed to provide quick solutions. An example problem is solved to illustrate the application of the proposed approach. Based on 72 randomly generated test problems, ANOVA analysis is further carried out to investigate the effects of genetic algorithm parameters. The convergence behaviour of the search processes is also examined by solving large problems with different numbers of operations and product modules.